参考文献：
[1]王汝传，孙力娟等．无线传感器网络技术及其应用[M]．北京：人民邮电出版社，2011，04．
[2]戴日辉，韩光照．ZigBee协议的研究及无线传感器的节点设计[A]．科学论坛，1009-914X．
[3]曹广华,赵子滨,张晓川,刘雅姑．功能模块分离的无线传感器网络节点设计[A]．信息与电子工程，2012，08．
图2本次课程设计拟用方案
接下来介绍A/D转换模块，此次设计选用的芯片应该与调理电路相结合，所以应该选用具有6个独立的A/D转换接口，而且该A/D转换器的数据采样速率应该满足传感器节点的数据处理要求，从设计理念来讲，转换速率越快越好，能够让声音传感器传送来的信息在最短的时间内处理完毕，系统的延迟越短越优。但本次设计的产品是应用于实际的，所以，在考虑A/D转换器性能时，也应该综合其经济性，选用一种既经济又实用的A/D转换器。
图1无线传感器网络硬件节点的基本构架
首先通过查阅资料，学习和掌握无线传感器网络的基本知识，了解目前国际及国内的发展现状和发展趋势，重点学习无线传感器网络硬件设计，了解一个完整的无线传感器网络节点的基本架构。面向应用的无线传感器网络硬件节点的基本构架遵循了一般嵌入式产品的基本模式，同时，基于实际应用需要，在各个层面上都有所扩展。其基本构架如右图所示。功能部件层是整个节点的硬件基础；设备驱动层为底层物理部件提供设备驱动功能与策略；嵌入式系统内核层在设备与应用之间建立连接，提供软硬件系统调用的方式，同时为上层应用提供功能服务；应用系统层为终端用户提供了面向应用的系统控制方式与工作方法[1][3]。
数据经A/D转换后,传送给FPGA,设计者将编写好的为FPGA服务的程序下载到其内部的存储单元中，FPGA在运行中，从存储单元内读取程序，使其具有特定的功能，数据经过该FPGA之后，传送到DSP中。本次设计，应采用内部资源比较丰富的FPGA，使其可以满足该节点中所有需要FPGA实现的功能，同样也应该将经济适用性考虑在内。
[7]孟令军，夏善红．具有自定位功能的无线传感器网络节点设计与实现[A]．仪表技术与传感器，2007,06．
[8]周应学．声目标探测无线传感器网络节点设计及网内数据融合研究．硕士学位论文．中北大学．2007,1
[9]孙力娟，刘林峰，杜晓玉，肖甫．水声传感器网络拓扑控制技术综述[A]．南京邮电大学学报(自然科学版)，2012,10．
DSP是数字信号处理的简称，它是一种独特的用于数字信号处理的可编程微处理器，拥有强大的数据处理能力和较高的运行速度。它通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。本次设计在选用DSP时，应该综合考虑节点处数据处理的负荷和经济性选用最优的DSP满足实用性要求。
本次课程设计的主要任务是设计出一种无线声音传感器节点，当被监测的区域中有声音信号时，无线声音传感器节点接收到该信号，经过节点中的相关芯片及电路处理后，通过无线传输模块将处理后的数据发送出去，接收节点接收到数据后根据预先设计的指令，执行指令。此装置可以用在一些公司或单位的门禁，普遍现在个单位及公司使用的门禁是刷卡形式的，用户在通过门禁时必须将车停下，刷卡之后门禁才会打开，致使很多用户很不方便，使用无线声音传感器，当车辆行驶过来时，无线声音传感器对其进行定位和追踪，判断是否为其开启门禁，这样当车辆要通过门禁时，门禁会自动为车辆提前开启，减少了车辆通过时间，同时也方便了用户，这种装置尤其适用于有紧急事务处理的部门（例如医院，消防部门）[17]。此外，这种装置也可安装在高速公路的收费站，它可以使高速收费站减少人员需求和工作量，车辆的高速费可以通过电子刷卡形式收取。另外道路上的测速装置上也可以安装这种传感器，当车辆驶来时，无线声音传感器对其进行定位和追踪，判断是否有违章，如果有违章，传感器可以指示拍照系统在车辆驶到合适的位置对其拍照，这样既可以减少检测装置对电能的损耗，也可以节约拍照资源[16]。除此之外在国防建设上，无线声音传感器也有重大的用途，许多军用装备在行进中都会有巨大的噪声产生，在必要的区域安放无线声音传感器，当有敌方军用装备靠近时，无线声音传感器接收到信号，发送数据给接收节点，指挥中心根据收到的数据做出相应的判断[6][7][8][11][14]。
[10]李可非．水声无线传感器网络节点的设计与开发．硕士学位论文．中国海洋大学．2009,06．
[11]潘峰．具有声定位功能的无线传感器网络节点的技术研究．硕士学位论文．中北大学．2008,05．
[12]赵洋,冯仁剑,万江文．一种高性能无线传感器网络节点的设计与实现[A]．电测与仪表，2007，10．
二本次课题研究的意义
无线通信技术的飞速发展、目前传感器家族的不断壮大和健全、计算机技术的日益进步和计算机的普及、微电子技术的突飞猛进、网络时代的到来以及目前国际上节能减排的号召，都推动了低功耗低成本的无线传感器快速发展，也引发了国内外各界的广泛关注。这些无线传感器具有信号采集和处理、无线通信的功能；无线传感器节点成本较低，体积较小，可以被随意地散布在监测区域，方便快捷；用它们组成的网络规模大，具有无线、自组织、多跳的功能，而且无需基础设施的支持[2]。
我国对无线传感器网络的研究起步较晚，首次正式启动出现于1999年中国科学院《知识创新工程点领域方向研究》的“信息与自动化领域研究报告”中，该领域的五大项目之一。2001年中国科学院依托上海微系统所成立微系统研究与发展中心，旨在引领中科院无线传感器网络的相关工作。我国学者非常重视无线传感器网络方面的研究，南京邮电大学、北京邮电大学和哈尔滨工业大学等高校科研机构均已开始了该领域的探索研究，其中南京邮电大学无线传感器网络研究中心在无线传感器网络领域已经有了一定的科研成果[1]。
无线传感器硬件节点内部各个模块之间并非独立的关系，而是相互联系、共同协作完成整个数据采集存储与转发的过程。本次课程设计拟采用的方案如下图所示。
图中1~6表示有6个声音传感器，在使用无线声音传感器网络节点时，6个声音传感器摆放在6个不同的位置，接收被监测区域内的声音信号。对应于调理板也有6个，也称作传声器接口，它的主要作用是将传感器传送来的模拟信号进行滤波、放大作用，便于接下来的A/D转换模块进行数据转换，而且滤波效果使得A/D转换模块转换一定频率范围的信号，减小A/D转换模块的工作量。
[13]高英明，金仁成，王立鼎等．嵌入式无线传感器网络节点设计与通信研究[A]．大连理工大学学报，2008,09．
[14] 薛秀银，李德毅，林岳松等．被动声传感器网络模拟器的设计与实现[A]．火力与指挥控制，2009,07．
[15] 陆忠实，沈军，罗护，胡博．声传感器网络节点的硬件系统设计[A]．技术纵横，2009，08．
加拿大、英国、德国、芬兰、日本和意大利等国家的研究机构都先后开展了无线传感器网络的研究。欧盟第6个框架计划将“信息社会技术”作为优先发展的领域之一，其中多出涉及对无线传感器网络的研究。日本总务省在2004年3月成立了“泛在传感器网络”调查研究会。韩国信息通信部制定了信息技术839战略，其中“3”是指IT产业的3大基础设施，即宽带融合网络、泛在传感器网络、下一代互联网协议。企业界中欧盟的Philips、Siemens、Ericsson、ZMD、France Telecom、Chipcon等公司，日本的NEC、OKI、Skyleynetwork、世康、欧姆龙等公司都开展了无线传感器网络的研究[1]。
文献综述
无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集传感器节点分布区域内各个监测对象的信息，并将这些信息发送到汇聚节点，以实现复杂的指定范围内目标监测与跟踪，具有快速展开，抗毁性强等特点，有着广阔的应用前景。它是一个由大量廉价的传感器节点组成的无线自组织网络。其任务是利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到目标区域的监测[1][10]。
无线传感器体积小，成本低，它无需基础设施的支持等特点，在目前的市场上受到了很多用户的喜欢，尤其声音节点的无线传感器更是因为其信息来源十分简单和普通，它有着十分广泛的应用前景，相信，随着科研技术的不断发展，无线声音传感器的不断改进，以及功能的不断完善，它将会满足更多用户的需求，受到更多用户的青睐！我们可以大胆的预见，将来无线声音传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。比如微型声音传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其它日常用品同互联网相连，实现远距离跟踪，家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。无线声音传感器网络将是未来的一个无空不入的十分庞大的网络，其应用可以涉及人类日常生活和社会生产生活的所有领域。
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
一本课题要研究或解决的问题
（1）了解并熟悉无线传感器网络节点的基本体系及理论。
（2）熟练掌握电路图绘制软件和FPGA开发软件。
（3）完成网络节点原理图设计
（4）利用软件绘制PCB板图。
（5）完成网络节点调试。
（6）最后撰写毕业论文说明书。
二本课题拟采用的研究手段（途径）
中北大学
毕业设计开题报告
学 生 姓 名：
闫安斌
学 号：
0905044229
学院、系：
信息与通信工程学院电气工程系
专业：
电气工程及其自动化
论 文 题 目：
无线传感器网络节点设计与实现
指导教师:
刘文怡
2013年2月28日
毕业设计开题报告
1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：
在一份我国未来20年预见技术的调查报告中，信息领域157项技术课题中有7项与传感器网络直接相关。2006年年初发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》为信息技术定义了3个前沿方向，其中2个与无线传感器网络的研究直接相关。我国2010年远景规划和“十五”计划中，将无线传感器网络列为重点发展的产业之一[1]。